[發(fā)明專利]前側(cè)型圖像傳感器和制造這種傳感器的方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201980041160.1
• 申請(qǐng)日: 2019-06-21
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN112292760A
• 公開(kāi)（公告）日: 2021-01-29
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 沃爾特·施瓦岑貝格;M·塞列爾;盧多維克·埃卡爾諾
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 索泰克公司
• 主分類號(hào): H01L27/12
• 分類號(hào): H01L27/12;H01L27/146
• 代理公司: 北京三友知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11127
• 代理人: 王萬(wàn)影;王小東

本發(fā)明涉及一種前側(cè)型圖像傳感器，所述前側(cè)型圖像傳感器依次包括：半導(dǎo)體支撐襯底(1)；第一電絕緣分隔層(2a)；以及被稱為有源層的單晶半導(dǎo)體層(3a)，所述單晶半導(dǎo)體層(3a)包括光電二極管的矩陣陣列，所述傳感器的特征在于，它在支撐襯底(1)與第一電絕緣層(2a)之間還包括：第二電絕緣分隔層(2b)和第二導(dǎo)電或半導(dǎo)體層(4)，所述第二導(dǎo)電或半導(dǎo)體層(4)被稱為中間層，被布置在第二分隔層(2b)與第一分隔層(2a)之間，第二分隔層(2b)比第一分隔層(2a)厚。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及前側(cè)成像器，并且涉及制造這種成像器的方法。

背景技術(shù)

文獻(xiàn)US 2016/0118431描述了一種前側(cè)成像器。

如圖1所示，所述成像器包括絕緣體上半導(dǎo)體(SOI)襯底，該SOI襯底從其后側(cè)到其前側(cè)包括具有一定摻雜水平的硅載體襯底1'、稱為掩埋氧化物(BOX)的硅氧化物層2'以及稱為有源硅層的層3'(其摻雜水平可以與載體層1'的摻雜水平不同)，在該層中限定了光電二極管的矩陣陣列，每個(gè)光電二極管限定了一個(gè)像素。

根據(jù)一個(gè)實(shí)施方式，掩埋氧化物被選擇得相對(duì)較薄(即，具有小于100nm的厚度，特別是約20nm的厚度)，以便起到電容器的電介質(zhì)的作用。襯底的位于掩埋氧化物下面的部分被偏壓到與有源層的電壓不同的電壓，這允許電介質(zhì)層與該有源層之間的界面被鈍化。

要施加到襯底的位于BOX下方的部分的電壓取決于BOX的厚度。要施加的電勢(shì)差與掩埋氧化物的厚度成比例。

相反，如果掩埋氧化物被選擇得相對(duì)較厚(即，具有約100nm至200nm或更大的厚度)，則它具有反射光學(xué)特性，并允許反射入射光子以將它們限制在有源層中，特別是在光子的波長(zhǎng)處于近紅外范圍內(nèi)的情況下。

這兩個(gè)功能中的每一個(gè)的最佳厚度范圍并不重合，并且需要技術(shù)人員在掩埋氧化物的反射率與他通過(guò)在有源層與襯底之間施加低電勢(shì)差來(lái)使每個(gè)像素極化的能力之間做出折衷。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的一個(gè)目的是設(shè)計(jì)一種表現(xiàn)優(yōu)于現(xiàn)有成像器的前側(cè)成像器，特別是一種襯底，可以從該襯底獲得所述成像器。

優(yōu)選地，該襯底必須能夠以低成本制造。

為此，本發(fā)明的第一主題涉及一種前側(cè)成像器，所述前側(cè)成像器依次包括：

-半導(dǎo)體載體襯底，

-第一電絕緣分隔層，以及

-稱為有源層的單晶半導(dǎo)體層，其包括光電二極管的矩陣陣列，

所述成像器的特征在于，所述成像器在所述載體襯底與所述第一電絕緣層之間還包括：

-第二電絕緣分隔層，以及

-稱為中間層的第二半導(dǎo)體或?qū)щ妼樱洳贾迷谒龅诙指魧优c所述第一分隔層之間，所述第二分隔層比所述第一分隔層厚。

“前側(cè)”在本文中是指成像器的打算暴露于光輻射的那側(cè)，該側(cè)與相關(guān)聯(lián)的電子元件位于結(jié)構(gòu)的同一側(cè)。

第一分隔層有利地具有介于10nm至100nm之間的厚度。

第二分隔層有利地具有介于100nm至300nm之間的厚度。

根據(jù)一個(gè)實(shí)施方式，中間層由摻雜的多晶或非晶材料制成。

根據(jù)一個(gè)實(shí)施方式，中間層由摻雜的硅制成。

另選地，中間層由金屬制成。

中間層有利地具有介于20nm至150nm之間的厚度。

根據(jù)一個(gè)實(shí)施方式，有源層包括硅籽晶層(seed layer)。

根據(jù)另一實(shí)施方式，籽晶層是硅-鍺層。